试验五填料吸收塔试验.ppt

实验五 填料吸收塔实验 一、实验目的 1. 熟悉填料吸收塔的基本结构、操作方法及工艺流程。 2. 观察填料吸收塔内气、液两相的流动情况。 3. 测定填料吸收塔中空塔气速与填料压降的关系曲线。 4. 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。 填料吸收塔的基本结构 填料吸收塔的工艺流程 1、填料吸收塔内的流体力学特性（阻力特性） 吸收剂 吸收液 吸收尾气 混合气体 气体上升过程中受到的阻力主要与下列因素有关： 1、气体本身的流速u 2、下降液体的量L 3、填料类型、尺寸、填充方式等 二、实验原理及内容 L=0 L≠0 泛点 载点 （1）恒持液量区 低气体流速，液体向下流动几乎与气速无关，塔内的持液量基本恒定。 （2）载液区 气速增加，与液体间的摩擦力阻碍液体下流，塔内持液量随气速增加而增大。 （3）液泛区 气速增大，“托住”下降液，塔内持液量剧增，液相由分散相变为连续相，出现 “液泛”。 气体通过填料层压降示意图 L=0 us=（0.6~0.8）uf 适宜的操作气速 2.吸收传质系数的测定 对于一个填料层高度为Z，横截面积为Ω的填料吸收塔，其传质速率由吸收速率方程决定，即 NA － 吸收速率，即单位时间内所吸收溶质A的量，kmol·s-1； KY － 气相总传质系数，kmol·m-2·s-1 ； － 气、液两相间的传质面积，m2； － 以气相浓度表示的平均推动力，无因次。 （1）传质面积A的大小可根据下式计算，即 －填料层的堆积体积，m3； Α －填料的有效比表面积，m2·m-3； （2）吸收塔的吸收速率 一定操作条件下，吸收过程的吸收速率可由下式计算，即 V－惰性气体的摩尔流量，kmol·h-1，由空气转子流量计测定，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气的摩尔流量。 Y1、Y2－进、出塔气相中氨气的物质的量比浓度，分别由进塔的氨气和空气流量比及尾气分析系统测定。 吸收过程中，在操作范围内相平衡关系服从亨利定律，及Y *= mX，则可根据塔顶及塔底两截面上的推动力求出全塔的推动力的对数平均值，即 （3）平均推动力 Y * —与液相相平衡气相的物质的量比浓度，下标1和2分别表示塔底和塔顶，可根据Y 1*= mX1和Y 2*= mX2计算，X1、X2分别为出、进塔液相中氨气的物质的量比浓度。 使用纯溶剂时，X2 = 0，而X1大小可根据全塔物料衡算得到，即 L—纯溶剂的摩尔流量，kmol·h-1，由水转子流量计测得。 即 三、实验设备参数 吸收塔为XS-1型填料塔，填料种类为拉西瓷环，填料规格为12×12×1.3，填料比表面积，空隙率ε =0.764，干填料因子φ＝903，单位体积填料层拥有填料个数。1# 吸收塔（东侧）的内径为0.079 ，填料层高度为0.825，内装瓷环3600个。2# 吸收塔（西侧）的内径0.11l ，填料层高度为0.90，内装瓷环2200个。 四、实验操作步骤 1．填料吸收塔中空塔气速与压降关系曲线的测定（仅使用空气和水） （1）启动空气系统 全开风机的回路阀后，再启动风机，关小旁路阀来调节进塔空气流量，每隔适当的气速测出填料层的压降，至设定流量为止，读取和记录不同空气流量下，空气转子流量计读数、空气温度和压降。 （2）启动供水系统 开进水阀，调节至适当流量，并固定在某一喷淋量下，每隔适当的气速测出相应的填料层压降，同时读取和记录相应的空气转子流量计读数和空气温度，并观察塔内现象，直至出现液泛现象为止。 （3）绘图 在双对数坐标中，分别空塔气速为横坐标，单位填 料层压降为纵坐标，标绘干填料层和一定液体喷淋量下的单 位填料层压降与流速的关系曲线。 2．吸收系数的测定 （1）启动供水系统 打开进水阀使使填料充分湿润，并调节至设定流量； （2）启动供气系统 全开回路阀，启动风机，关小旁路阀调节空气流量； （3）启动供氨系统 先开氨气瓶的顶阀，再逐渐旋紧减压阀的弹簧，使阀门开启，并调节到所需流量；在空气、水和氨气的流量不变的条件下运行一定时间，待系统基本稳定后，读取并记录各流量计读数、温度计读数和分析塔顶尾气。 （4）尾气分析操作 先读取湿式气体流量计的初示值，再缓慢打开尾气分析器的调节旋塞，使部分尾气通过尾气分析测定分析器。要注意控制尾气通过的速度，过大尾气将夹带部分溶液，过小则延长分析时间，待分析液变色瞬间，立即关闭旋塞，同时读取湿式气体流量计的终示值； （5）关闭系统 先关闭氨气系统，再关闭空气系统，最后关闭水系统。 五、数据记录与实验结果